施肥在农业中的效应

第四节施肥在农业中的效应

一、施肥对作物的效应

据统计，我国从20世纪60年代初到90年代初的30年间，粮食增产中有60%是来自化肥。一般认为，化肥对粮食总产的贡献为30%～40%，而对粮食增产的贡献为50%～60%。

肥料的增产效果主要取决于土壤、作物和肥料本身。肥料的肥效与土壤肥力水平有关，一般来说，土壤养分水平是决定肥效大小的基本因素，在肥沃土壤上肥效较小，越是贫瘠的土壤，肥效越大。作物类型甚至品种不同对肥料的反应也会有所不同，例如，豆科作物对氮肥的需要量和增产效果较其他作物都明显小，这是因为其本身可通过根瘤生物固氮获得一部分氮素，从而减少了对肥料氮的需要；不同作物对磷肥的反应也明显不同，在同一土壤施用磷肥，有的作物可明显增产，有得作物增产较小或完全无增产效应，这与作物种类以及土壤含磷水平有关；另外，肥料种类、类型、用量和施用方法等出是影响肥效的因素，因此，即使同一肥料品种在不同条件下的增产作用也可能不同。

随着生活水平的提高，农产平的品质也日益受到人们的重视。虽然农产品的品质首先取决于作物本身的遗传特性，但遗传决定的是作物特有的基本品质，而外在环境则可以影响和调节某种遗品质传潜力的现实程度，因而作物产品品质也受到外界环境的因素的影响。外界环境主要包括养分供给、土壤性质、气候环境和管理措施等。其中，养分平衡供应对作物品质有极为重要的作用，而养分供应不足或不平

衡则容易导致作物产生各种生理性病害、影响作物正常生长发育，从而降低作物的产量和品质。生产中作物品质下降或不良可能是由于简单的养分供应过量或不足引发的，也可是由于各种养分供应不均衡引起的。因此，施肥是提高农产品品质的重要途径之一。通过施肥可供应作物正常生长发育所需的各种养分或补充作物所缺乏的养分，以促进作物生长发育，提高农产品产量和品质，尤其是各种中、微量元素的合理施用对农产品品质的影响更是明显，如增施中微量元素可提高面粉烘烤品质、果实含糖量、蔬菜Vc含量、农产品风味等。随着人们对农产品安全与品质的关注，作物中、微量营养的调控技术越来越受到重视。

二、施肥对土壤及环境的效应

由于生产中每季作物的肥料施用量往往都是超过该季作物正常生长所需养分的实际要量，因此每年每季投入农田中的肥料，在当季作物收获后，都有相当数量残留于土壤中供下季作物利用，此即为肥料后效。也就是说，肥料不仅对当季作物具有增产作用，而且还对下季作物具有营养功效。所以，连续多年的合理施肥，肥料后效将叠加，土壤养分含量增加，促进作物单产量提高。生产实践表明，在一定范围内增加施肥量，可提高作物产量而从较小面积的耕地上收获更多的农产品，若降低施肥量，则必须以较大面积的耕地才能收获相同数量的农产品，因此通过增加肥料的投入量提高单产，可以相对地增加耕地面积。但是，当季剩余的肥料养分残留于土壤中除了供下季作物利用外，可能会引起土壤盐分积累、板结，也肯能随水流失于地下（或

地表）水体中或形成气体挥发而损失，并造成环境污染，因此随着化肥施用量的增加，给人们化学肥料带来产量和品质提高的同时，也逐渐显现出由于化学肥料的过量投入而带来日益严重的土壤环境问题。

许多报道都表明，过量的氮、磷特别是氮素，向水体和大气中迁移，对水体和大气环境产生了许多负面影响和危害。地表水和地下水，特别是地下水硝酸盐浓度的增加都与农田氮肥施用量的增加有关，这将直接影响饮用水的质量而危害人体健康。据研究统计，氮、磷盐过量地向水体迁移是水体富营养化最根本的原因，水体一旦发生富营养化，藻类和其他水生生物就会异常繁殖，导致水体透明度降低、阳光射入强度降低、溶解氧减少，大量的水生生物死亡，从而使水生生态系统和水功能受到严重阻碍和破坏，直接影响工业供水和人畜饮水质量，给人类健康和水产养殖带来威胁。而氮、磷来源主要有工业废水、生活污水、农田径流、水产养殖投入的饵料以及干湿沉降物等，其中，通过农田径流向水体输入的氮、磷占有比较高的负荷比例，不容忽视。而且随着农业的发展，投入到农田的氮、磷肥料将进一步增加，从农田迁移入水体的数量也将随之增长。

据研究，人体摄入的硝酸盐有80%左右来自蔬菜，因此蔬菜中的硝酸盐含量水平直接关系到人体硝酸盐的摄入量。而蔬菜生产历来是大肥（特别是氮肥）大水，大量的氮肥投入造成土壤与蔬菜中硝酸盐的高量积累，大水引起大量硝酸盐淋湿而进入水体，尤其是大棚蔬菜，其生产所施用的氮肥远远高于大田蔬菜，这种情况就更为严重。而且在肥料生产和使用过程中，都有氮素以气体形式向大气中迁移。据有

关研究报道，由于肥料的生产和施用向大气迁移的NH3可达8.4TgN/年，你N2O达1.5TgN\年。在对流层中， NH3通过光化学反应可生产NO和N2O，也可产生相当数量的NO2，对大气质量产生较大的影响，形成大气污染，加剧温室效应。

农田氮、磷向水体迁移和氮素向大气排放都是面源污染，与工业排放造成的点源污染不同，控制面源污染的难度要比控制点源污染大得多，因此，科学合理的管理和使用化肥成为人们日益关注的难点和热点。

一、施肥对土壤-作物系统中营养元素变化的效应

近年来，由于农业生产大量使用氮、磷、钾化肥，推广高产品种以及减少有机肥施用量等措施，致使土壤-作物系统中大量元素与中、微量元素之间的不平衡问题日益彰显。其一，大量使用氮、磷、钾化肥，尤其是单质高浓度化肥，导致钙、镁、硫、铁、锰等中微量元素投入量减少，加上作物单位面积产量不断提高，养分带走量增加，促使土壤内中、微量元素逐渐难以满足作物优质高产生长的需要；其二，由于元素之间的拮抗作用，过量使用氮、磷、钾化肥，也影响了作物对中、微量元素的吸收，如果过量施用磷肥可造成作物缺乏锌、铁、锰等元素，过量施用钾肥可造成作物缺镁等；其三，作物新品种的选育推广是造成中、微量元素缺乏的另一个重要因素。随着我国种植业结构的调整，高产优质品种大面积推广，土壤-作物系统中大量营养元素与中、微量元素之间的失衡问题越来越明显，严重影响了作物产

量与品质的提高。

作物中、微量营养元素的缺乏，还可以通过食物链影响人类和畜禽的健康，有管研究表明，当今人类的疾病有90%以上与中、微量元素的失调有关，例如：缺铁可导致贫血症，降低对疾病的抵抗力，尤以儿童及孕妇更为常见，严重影响儿童及胎儿、婴幼儿的正常生长发育；缺锌可使儿童发生厌食、发育不良、智力低下等症状，中老年人则表现为视力减退，易患白内障及黄褐斑病等；缺钼或缺锰可增加食道癌、胃癌等多种癌症的发病几率，缺锰还可能引起骨骼生长不正常，生殖机能紊乱等现象；铜缺乏可使儿童骨骼变形、发育不良、老年人骨骼疏松、免疫力下降；缺镁容易引起痉挛等。但人体不能自身合成这些对正常生命活动极其重要的中、微量营养元素，而必须由日常饮食摄入，因此，若农作物矿质元素含量不足，可直接影响人类对中、微量元素的吸收。研究表明，通过施肥来提高作物矿质元素含量的方法来补充人体营养，其效果明显优于直接对人体补充无机盐溶液。科学合理地使用中、微量元素的肥料，不仅能提高作物产量与品质，还可改善人体中微量元素营养，甚至可明显改善一些典型地方病的治疗效果。因此，中、微量元素在作物中的生理作用及其合理施用技术的研究日益引起人们的重视，中、微量元素营养调控也成为现代高效集约化农业必不可少的技术措施之一。

第五节发展和利用新型肥料

纵现我国农业生产的发展，无疑化肥的施用起了重要作用，但随着化肥施用量的增加，农业生产投入成本提高、化肥利用率降低等问

题也逐渐显现出来。目前，我国肥料利用率还较低，一般情况下，氮肥利用率为30%～50%，磷肥利用率为10%～20%，钾肥利用率为50%～70%。如何提高化肥利用率，已经成为全世界非常重视的研究课题。发展和利用新型肥料是提高化肥利用率的有效途径之一。

近年来，由于高产品种的推广、高浓度大量元素类肥料的施用以及作物复种指数与单产的不断提高，土壤中、微量元素养分的消耗量增大，却得不到相应的补充，是农田中、微量元素与大量元素之间的失衡问题日趋突出，各地陆续出现作物中、微量元素缺素症状，产生各种生理性病害，以致影响作物产量与品质的提现代农业高。与大量元素相比，作物对中、微量元素的需要量少，使用浓度范围较窄，由于土壤条件、作物吸收特性、产品质量等因素的影响，中、微量元素利用率低，施肥效果往往不理想。为了提高微量元素的利用效率，人们从作物育种、施肥技术、新型肥料开发等方面进行了大量研究，其中，新型肥料开发占有重要的地位，而肥料产品的性能与质量对养分纠正效果具有关键的影响。叶面肥的应用是人们认识植物叶面营养吸收规律的重大突破，也是发展持续农业和新型肥料开发与应用的客观要求，是新型肥料开发与应用的重要组成部分。

高产、优质低成本是现代农业的主要目标，这就要求一切农业技术措施包括施肥经济易行。与土壤施肥相比，叶面施肥具有养分吸收速度快、利用效率高、用费节省、使用方便等特点，并可及时时进行养分调节，对作物生长发育的全程营养调控具有重要意义，因此叶面肥是除根部土壤施肥外补充作为营养的重要措施，打破了土壤根部施

肥的传统方式，是构筑“立体施肥”模式的重要元素，可以说是最灵活、最便捷的施肥方式，甚至是现代农业施肥措施中必不可少的组成部分。叶面施肥技术在提高肥料利用率、有针对性地及时补充作物缺乏的养分、提高农产品产量和品质以及降低因大量施肥引起的农业面源污染等方面都表现了较好的效果。

随着现代集约化农业的发展，叶面施肥在生产实践中应用越来越广泛，已成为我国农业生产中一项重要的施肥技术措施，而叶面肥料研发也是新型肥料研制中的重要部分。近年来，各国研究者相继开发的多种叶面肥料，对提高肥料利用率与作物产量及品质做出了积极贡献。